JP5818146B2 - 制御システム - Google Patents

Description

本発明は、制御システムに関する。

本格的な電気自動車の時代を迎えており、電気自動車に関係する各種技術の整備が強く望まれる。電気自動車においては、バッテリー容量に限りがあり、長距離移動用途には不向きと言われる。したがって電気自動車が他の車両に牽引されながら移動する状況が非常に多くなることが予想される。下記特許文献１では、電気自動車を安全に牽引するための技術が開示されている。

特開２００９−７３３６３号公報

電気自動車においては、例えばブレーキが機能した状態での走行でバッテリーが充電される回生充電と呼ばれる現象が知られている。回生充電は、自らのモータで車輪を駆動せず、他の車両に牽引されている状態でも起きる。

電気自動車がバッテリー上がりなどの理由で牽引されている場合、牽引されている電気自動車内にも乗員がいることが想定されるが、牽引により回生発電された電力を、完全に充電にまわすか、乗員の快適性などのために使用するか、あるいはその中間で制御するか、という問題は考慮すべき問題である。しかし上記特許文献１を含めて従来技術において、この課題は認識されていない。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、他の車両により牽引されて回生充電している電気自動車の装備における節電を制御する制御システムを提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明に係る制御システムは、他の車両によって牽引されて回生充電が行われている電気自動車に装備された複数の制御装置に対して送信された牽引時節電の指令を受信する受信手段と、複数の前記制御装置が制御する対象における牽引時節電の内容であって、各制御装置が制御する対象に応じて節電レベルが異なる牽引時節電の内容を記憶する記憶手段と、前記受信手段が前記指令を受信したら、前記記憶手段に記憶された節電内容に従って各制御装置が制御する対象で牽引時節電を実行する節電手段と、を備え、複数の前記制御装置は、牽引されて回生充電が行われているときに前記牽引時節電を実行する対象と実行しない対象とに予め分けられ、その牽引時節電を実行する対象に対しては、節電処理内容が予め決定されていることを特徴とする。この場合、前記節電処理内容は、例えば前記電気自動車が自走する場合よりも牽引されている場合に必要度が低下する機能であるほど節電の程度が高められるように設定されている構成とすることができる。

これにより本発明に係る制御システムは、予め電気自動車の装備に対する牽引時節電の内容を記憶しておき、他の車両に牽引されて回生充電している電気自動車が牽引時節電の指令を受けたら記憶内容にしたがって電気自動車の各設備で節電を実行する。これにより牽引時の電気自動車内で節電して、回生発電により発生した電力を効率的に充電に回せる。さらに、電気自動車の各装備に応じて牽引時節電の節電レベルを異なるように記憶するので、例えば牽引時に必要度が低い機器ほど節電レベルを上げる等することで、電気自動車の各装備ごとに適切なレベルで牽引時に節電できる。

また牽引する車両と牽引される電気自動車とを通信接続する接続手段を備え、前記指令は、前記接続手段を通じて、牽引する車両から牽引される電気自動車に送信されるとしてもよい。

この発明によれば、牽引する車両と牽引される電気自動車とを通信接続して、牽引する車両から牽引時節電の指令を電気自動車に向けて送信するので、牽引車の側から牽引時の電気自動車の適切な節電を指令する従来にないサービスが提供できる。

また牽引される電気自動車において牽引充電時に前記牽引時節電を実行するためのユーザからの指令入力を受け付ける入力手段を備え、前記入力手段はユーザからの指令入力を受け付けたら前記指令を前記制御装置に送信するとしてもよい。

この発明によれば、牽引される電気自動車に、ユーザからの牽引時節電の指令入力を受け付ける手段を備えるので、牽引された電気自動車の乗員の要望に応えるかたちで、牽引時節電が実行できる。

また前記接続手段は、牽引する車両と牽引される電気自動車とを牽引のために連結する連結部に設けられた有線通信接続であるとしてもよい。

この発明によれば、牽引する車両と牽引される電気自動車とを牽引のために連結する連結部を両車両の有線通信接続のためにも利用するので、機械的な接続と通信のための接続とを兼用する効率的な構成により牽引車から指令を発して、電気自動車における牽引時節電を実行できる。

また前記接続手段は、牽引する車両と牽引される電気自動車との間の近距離無線通信装置であるとしてもよい。

この発明によれば、牽引する車両と牽引される電気自動車との間の近距離無線通信により、牽引車から指令を発して、電気自動車における牽引時節電を実行できる。

また本発明に関連して、電気自動車を牽引する車両に装備されて、牽引されて回生充電が行われている電気自動車に装備された制御装置に対して牽引時節電の指令を送信する送信手段を備えた通信装置が考えられる。

このような通信装置では、牽引する車両の側から牽引される電気自動車に向けて、牽引時節電の指令を送信するので、牽引車の側から牽引時の電気自動車の適切な節電を指令する従来にないサービスが提供できる。

本発明の制御システムの実施例１における構成図。 本発明の制御システムの実施例２における構成図。 節電判定処理の処理手順を示すフローチャート。 回生充電効率表示の処理手順を示すフローチャート。 節電処理の第１の例を示すフローチャート。 節電処理の第２の例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１および図２はそれぞれ、本発明の実施例１および実施例２に係る車両の制御システムの装置構成の概略図である。図１のシステムと図２のシステムとでは、牽引時節電の指令を出す場所が異なり、図１では牽引する車両から、図２では牽引される電気自動車内で指令が出される。

まず図１を説明する。図１に示された制御システムは、牽引する車両１（牽引車）と牽引される側の電気自動車２とに渡って構成される。牽引車１と電気自動車２とは連結部３で接続されることで牽引が可能となっている。

牽引車１と電気自動車２は、車内の各種制御のための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を備える。牽引車１は、牽引ＥＣＵ１０を備える。電気自動車２は、メータＥＣＵ２４、ナビＥＣＵ２５，エアコンＥＣＵ２６などを備える。図１には、電気自動車２が備える多数のＥＣＵのうちの一部のみが示されているとすればよい。

各ＥＣＵは、通常のコンピュータと同様の構成、すなわち各種演算などのためのＣＰＵ、ＣＰＵの作業領域としての一時記憶部であるＲＡＭ、ＣＰＵでの各種処理に必要なデータやプログラムを記憶する不揮発性の記憶部であるＲＯＭなどを備えるとすればよい。ＲＯＭは書き換え可能なＥＥＰＲＯＭなどとすればよい。

電気自動車２に備えられたメータＥＣＵ２４は、メータ表示等のメータに関する制御を行うＥＣＵである。メータＥＣＵ２４は、メモリ２４０（ＲＯＭ）を備え、メモリ２４０は節電処理内容２４１を記憶する。節電処理内容２４１は、メータＥＣＵ２４が制御する対象（メータ）における牽引時節電の処理内容の詳細を示す情報（プログラム）である。図１ではメータＥＣＵ２４の制御対象の例としてメータ表示用のディスプレイ２４２が示されている。

またナビＥＣＵ２５は、カーナビゲーションに関する制御を行うＥＣＵである。ナビＥＣＵ２５は、メモリ２５０（ＲＯＭ）を備え、メモリ２５０は節電処理内容２５１を記憶する。節電処理内容２５１は、ナビＥＣＵ２４が制御する対象（ナビ装置）における牽引時節電の処理内容の詳細を示す情報（プログラム）である。図１ではナビＥＣＵ２５の制御対象の例としてナビ表示用のディスプレイ２５２が示されている。

またエアコンＥＣＵ２６は、車載エアコン（空調装置）に関する制御を行うＥＣＵである。エアコンＥＣＵ２６は、メモリ２６０（ＲＯＭ）を備え、メモリ２６０は節電処理内容２６１を記憶する。節電処理内容２６１は、エアコンＥＣＵ２６が制御する対象（空調装置）における牽引時節電の処理内容の詳細を示す情報（プログラム）である。

本発明では、後述するように電気自動車２の全ての装備において牽引時節電を実行するとは限らず、必要度等に応じて牽引時節電を実行する対象としない対象に分ける。さらに牽引時節電を行う対象に対しても、節電の程度を予め決めておき、それに応じて節電処理内容２４１、２５１、２６１、・・の内容を決めておく。なお牽引時節電を行わない対象を制御するＥＣＵには（例えばエアコンでは牽引時節電を行わない場合エアコンＥＣＵには）、節電処理内容２４１、２５１、２６１、・・を記憶しなくてよい。

牽引車１に装備された牽引ＥＣＵ１０は、本発明に関係する牽引時節電の指令に関係する。牽引ＥＣＵ１０に備えられたメモリ１００（ＲＯＭ）には、モード突入／解除要求フレーム１０１が記憶されている。モード突入／解除要求フレーム１０１は、牽引時に電気自動車２において節電の開始を指令する信号である。

以上のように牽引車１と電気自動車２とを連結部３を用いて有線通信接続により通信してもよいが、無線通信を用いてもよい。その場合、図１に示されているように、牽引ＥＣＵ１０は無線通信部１０２を備え、電気自動車２は無線通信部２３０を備えればよい。無線通信部１０２、２３０はともに、例えば近距離無線通信（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）の規格に基づいて、相互に近距離無線通信を行う。無線通信部１０２、２３０は牽引車１と電気自動車２との間で無線通信を行う場合にのみ装備すればよい。

電気自動車２は、本発明に関係する主な構成として、モータ２０、バッテリー２１、車輪２２、バッテリーＥＣＵ２１０を備える。モータ２０は電気自動車の走行のための駆動部である電動のモータである。バッテリー２１はモータ２０等へ供給する電力を蓄える蓄電池である。バッテリーから車内のモータ以外への電力供給は破線で図示されている。

車輪２２はモータによって駆動されて電気自動車２を走行させるとともに、電気自動車２が牽引されることにより回動される（モータ２０からの駆動はない）状態においてはバッテリー２１を回生充電する。バッテリーＥＣＵ２１０は、バッテリー２１の各種制御を司る。本発明では特に、回生充電時のバッテリー２１の充電量などを算出する。

また電気自動車２は、接続部２３を備える。接続部２３は電気自動車２の車載通信（車内通信）と連結部３とを通信接続する。連結部３は、牽引する側の車両１と牽引される側の電気自動車２との間を機械的に接続（連結）するとともに、両車両を通信接続（電気的接続）とする。連結部３ろ接続部２３とを介して、車両１の牽引ＥＣＵ１０と電気自動車２の車内通信とが有線通信接続される。これにより牽引ＥＣＵ１０と電気自動車２の各ＥＣＵなどの装備との間で信号（情報）の送受信が可能となる。

次に図２のシステム構成を説明する。図２において図１と同一符号の構成要素は、図１と同じ要素なので、重複する説明は省略する。図２の構成では、牽引車１には牽引ＥＣＵ１０を装備しなくてよい。その代わりに電気自動車２が牽引充電モードスイッチ２７３を備える。牽引充電モードスイッチ２７３は、ユーザが入力操作することにより牽引充電時に節電を指令するためのスイッチである。

牽引充電モードスイッチ２７３は例えばボデＥＣＵ２７に直接接続されてもよく、車内通信に接続されているとしてもよい。ボデＥＣＵ２７はメモリ２７０を備え、メモリ２７０は、モード突入／解除フレーム２７１、節電処理内容２７２を記憶する。モード突入／解除フレーム２７１は、図１のモード突入／解除フレーム１０１と同様に、牽引時に電気自動車２において節電の開始を指令する信号である。

節電処理内容２７２は、牽引時節電において、ボデＥＣＵ２７が制御する対象における節電処理の内容を示す情報（プログラム）である。図２においてユーザが牽引充電モードスイッチ２７３を操作することにより、ボデＥＣＵ２７から車内通信を介してモード突入要求フレーム２７１が送信される。

以上の構成のもとで、本発明の制御システムは車両１に牽引されて回生充電している電気自動車２における節電（牽引時節電）を実行する。その際、充電効率と乗員の利便性とのバランスの最適化を目指す。電気自動車２の各ＥＣＵ２４、２５、２６、・・における牽引時節電の処理手順が図３に示されている。図３の処理手順は予めプログラム化して各ＥＣＵのメモリに節電処理内容２４１、２５１、２６１等として記憶しておき、各ＥＣＵが自動的に実行すればよい。

図３の処理手順ではまず手順Ｓ１０でモード突入要求フレームを受信したか否かを判別する。ここでモード突入要求フレーム１０１、２７０は、上述のとおり、図１の構成においては牽引ＥＣＵ１０のメモリ１００内に、図２の構成においてはボデＥＣＵ２７のメモリ２７０内に記憶しておく。

図１の構成では、牽引車１の乗員（作業者）が指令操作を行うことにより牽引ＥＣＵ１０からモード突入要求フレーム１０１が送信されたら、連結部３、接続部２３を介した有線通信により（あるいは無線通信部１０２、２３０を介した無線通信により）電気自動車２の車内通信まで送信されて、各ＥＣＵ２４、２５、２６等が受信する。図２の構成では、電気自動車２の乗員が牽引充電モードスイッチ２７３を操作入力することによりモード突入要求フレーム２７０が送信されたら、車内通信を通じて各ＥＣＵ２４、２５、２６等が受信する。

各ＥＣＵは、モード突入要求フレーム１０１、２７１を受信したら（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ２０に進み、モード突入要求フレーム２７０を受信していない（Ｓ１０：ＮＯ）場合は、Ｓ１０を繰り返してモード突入要求フレーム１０１、２７１を待つ。

Ｓ２０に進んだらＥＣＵは、当該ＥＣＵが制御する対象に対して牽引時節電処理が設定されているか否かを判別する。上述のとおり電気自動車２の装備は、牽引充電時に節電を行うものと、行わないものとに予め分けておく。Ｓ２０における牽引時節電処理の設定の有無とは、牽引充電時に節電を行うと設定されているか否かのことである。牽引時節電処理が設定されている、すなわち牽引充電時に節電を行うと設定されている対象を制御するＥＣＵには、節電処理内容２４１、２５１、等が記憶されているとし、Ｓ２０では各ＥＣＵが自身のメモリに節電処理内容が記憶されているか否かを確認すればよい。

自身のメモリに節電処理内容が記憶されている場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）はＳ３０に進み、節電処理内容が記憶されていない場合（Ｓ２０：ＮＯ）は牽引時節電と関係ないＥＣＵなので図３の処理を終了する。Ｓ３０に進んだ各ＥＣＵは、自身が制御する対象に対して節電を実行する。その詳細は後述する。以上が図３の処理である。

電気自動車２の各種装備のうちで、牽引時節電を実行する装備と実行しない装備とに分ける際には、以下に例示する基準を用いればよい。

例えば、車室内の乗員に対する娯楽関係の装備は、ユーザの快適性を考慮して牽引時節電を実行しない対象とすればよい。具体的には、ビジュアル／オーディオ機器、ナビ装置などである。また空調装置も、乗員の快適性を考慮して牽引時節電を実行しない対象とすればよい。パワーウィンドウや室内照明なども、牽引時に乗車している時も必要な機能なので、牽引時節電を実行しない対象とすればよい。クラクションやエアバッグなども安全性を考慮して牽引時節電を実行しない対象とすればよい。

これに対して、メータのディスプレイ２４２やナビのディスプレイ２５２は、牽引時節電を実行する対象とすればよい。具体的にはディスプレイの輝度を下げることで節電する。節電対象とする理由は、輝度低下がユーザの利便性をそれほど低下させないと考えられるからである。ただし完全に輝度をゼロにしないという意味で、節電の程度は低い部類となる。

また電気自動車２の外部照明は、牽引時に完全に機能を停止してもよい。さらにワイパーやウォッシャなどもー牽引時に完全に機能を停止してもよい。アンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）も、牽引時の車速では必要性が極めて低いので、牽引時に完全に機能を停止してもよい。これらは機能の完全停止なので、節電の程度が高い部類となる。

以上のように例示された牽引時節電を実行することによって、乗員の利便性と回生充電の効率とを最適なかたちで両立することができる。上述の節電の分類は、以下のようにまとめることもできる。まず、牽引されているときには不要な機能を牽引時には節電する。これは外部照明などに該等する。あるいは、外部照明などの機能は、自走（自らのモータで駆動されての走行）している場合と比べて牽引されている場合に必要度が低下するのに対して、車室内のユーザのための娯楽のような機能は自走のときと牽引されているときとで必要性が変わるとは考えられない。したがって、自走の場合よりも牽引されている場合に必要度が低下する機能は牽引時に節電する（必要度が大きく低下する機能ほど牽引時の節電の程度を高める）とまとめてもよい。

上述のメータやナビに関するディスプレイに関する牽引時節電の処理手順の例が図６に示されている。図６の処理は、節電処理内容２４１、２５１のなかに予めプログラムとして記憶しておき、メータＥＣＵ２４またはナビＥＣＵ２５が自動的に呼び出して実行すればよい。

図６の処理ではまずＳ２００で表示輝度低下処理を実行する。すなわちディスプレイ２４２や２５２の輝度を低下させる。続いてＳ２１０で乗員から何らかの入力操作によって輝度増加要求があったか否かを判別する。輝度増加要求があった場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）はＳ２２０へ進み、輝度を増加させる。輝度増加要求がなければ（Ｓ２１０：ＮＯ）はＳ２１０を繰り返して輝度増加要求を待つ。以上のとおり乗員の要求で輝度を増加するので、乗員の要求を優先してユーザの利便性が高いシステムにできる。

上述の外部照明などの牽引時節電の処理手順が、図５に示されている。図５の処理は、ボデＥＣＵ２７が、自身のメモリにプログラム化して記憶しておき、自動的に呼び出して実行すればよい。図５の処理ではＳ１００で電気自動車２の外部照明（外部ライト）を照灯禁止とする。すなわち照灯している場合はただちに消灯するとともに、以後、乗員からの照灯入力を受け付けない。続いてＳ１１０でワイパーやウォッシャも作動禁止とする。すなわちワイパーやウォッシャが作動している場合はただちに停止し、以後、乗員からの作動入力を受け付けない。

本発明では、回生充電中に充電効率を車室内に表示して、乗員に報知する。図４にその処理手順が示されている。この処理により乗員に節電意識を持たせる等の効果がある。図４の処理は例えばバッテリーＥＣＵ２１０が予めプログラム化して自身のメモリに記憶しておき、自動的に実行すればよい。

図４の処理ではまずＳ１０で、図３のＳ１０と同様に、モード突入要求フレーム１０１又は２７１を受信したか否かを判別する。モード突入要求フレーム１０１又は２７１を受信したら（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ４０に進み、モード突入要求フレーム１０１又は２７１を受信していない（Ｓ１０：ＹＥＳ）場合は、Ｓ１０を繰り返してモード突入要求フレーム１０１又は２７１を待つ。

Ｓ４０に進んだらバッテリーＥＣＵ２１０は、回生充電効率を算出する。回生充電効率は、モータ２０において牽引により発電している時々刻々の電力値のうちで、どれだけ（何％）がバッテリー２１に充電されているかを示す時々刻々の（あるいは積算の）比率の数値である。この数値を１００％から引いた数値が、牽引により発電されている電力中で、電気自動車２内の各装備で使用（消費）されている電力の比率を示す。

続いてＳ５０でバッテリーＥＣＵ２１０は、Ｓ４０で算出された回生充電効率の表示を指令する。表示場所は車室内のディスプレイであればよく、例えばメータディスプレイ２４２やナビのディスプレイ２５２等とすればよい。以上が図４の処理手順である。

なお本発明において、牽引時節電を終了する（牽引が終了したので牽引時節電も終了する、あるいはユーザの要望により牽引時節電を終了する）ときには、上述のモード突入要求フレーム１０１、２７０送信と同様に、モード突入解除フレーム１０１、２７０を送信すればよい。

すなわち図１の構成の場合、牽引車１の乗員（作業者）が指令操作を行うことにより牽引ＥＣＵ１０からモード突入解除フレーム１０１が送信されたら、連結部３、接続部２３を介した有線通信により（あるいは無線通信部１０２、２３０を介した無線通信により）電気自動車２の車内通信まで送信されて、各ＥＣＵ２４、２５、２６等が受信する。図２の構成では、電気自動車２の乗員が牽引充電モードスイッチ２７３により操作入力することによりモード突入解除フレーム２７０が送信されたら、車内通信を通じて各ＥＣＵ２４、２５、２６等が受信する。受信した各ＥＣＵは牽引時節電を終了する。

上記実施例は特許請求の範囲に記載された趣旨の範囲内で適宜変更してよい。また図１の構成と図２の構成の組み合わせとして、牽引時節電の指令が牽引車から出される場合にも、電気自動車２の側にスイッチ２７３等を備えて、電気自動車２の側で牽引時節電を解除できるようにしてもよい。すなわち、本発明は、牽引される電気自動車に装備されて、牽引時節電の指令が牽引する車両から発信された場合に、牽引時節電を解除する解除手段を備えてもよい。これによりユーザの要望に応えることができる。また、牽引時節電の指令が出されたらただちに実行せず、電気自動車２の乗員に向けて報知（表示や音声報知）して、ユーザが承認の入力をしたら牽引時節電を開始する形態でもよい。なお電気自動車は、駆動のための動力の少なくとも一部を電動モータによる車両としてもよく、すなわちハイブリッド車でもよい。

１ 牽引車（車両）
２ 電気自動車
３ 連結部
１０ 牽引ＥＣＵ（通信装置）

Claims (6)

1. 他の車両によって牽引されて回生充電が行われている電気自動車に装備された複数の制御装置に対して送信された牽引時節電の指令を受信する受信手段と、
   複数の前記制御装置が制御する対象における牽引時節電の内容であって、各制御装置が制御する対象に応じて節電レベルが異なる牽引時節電の内容を記憶する記憶手段と、
   前記受信手段が前記指令を受信したら、前記記憶手段に記憶された節電内容に従って各制御装置が制御する対象で牽引時節電を実行する節電手段と、
   を備え、
   複数の前記制御装置は、牽引されて回生充電が行われているときに前記牽引時節電を実行する対象と実行しない対象とに予め分けられ、その牽引時節電を実行する対象に対しては、節電処理内容が予め決定されていることを特徴とする制御システム。
2. 前記節電処理内容は、前記電気自動車が自走する場合よりも牽引されている場合に必要度が低下する機能であるほど節電の程度が高められるように設定されている請求項１に記載の制御システム。
3. 牽引する車両と牽引される電気自動車とを通信接続する接続手段を備え、
   前記指令は、前記接続手段を通じて、牽引する車両から牽引される電気自動車に送信される請求項１に記載の制御システム。
4. 牽引される電気自動車において牽引充電時に前記牽引時節電を実行するためのユーザからの指令入力を受け付ける入力手段を備え、
   前記入力手段は、ユーザからの指令入力を受け付けたら前記指令を前記制御装置に送信する請求項１に記載の制御システム。
5. 前記接続手段は、牽引する車両と牽引される電気自動車とを牽引のために連結する連結部に設けられた有線通信接続である請求項３に記載の制御システム。
6. 前記接続手段は、牽引する車両と牽引される電気自動車との間の近距離無線通信装置である請求項３に記載の制御システム。

Images